dc.description.abstract
Sequestrierung und nachträgliche Speicherung von CO2 welches aus großen Punktquellen emittiert wird, wie z.B. Kraftwerken oder Industrieanlagen, wird als einer der Schlüsselmaßnahmen gegen den Klimawandel in den kommenden Jahrzehnten angesehen. Während der kitische Teilaspekt von CO2-Sequestrieung in der öffentlichen Akzeptanz liegt, beeinflusst der Eigenenergiebedarf des CO2 Abscheidungsprozesses auch die Betriebskosten des eigentlichen CO2 emittierenden Prozesses. Deswegen wurden weltweit große Bemühungen zur Entwicklung von kosteneffizienten CO2 Abscheidungstechnologien unternommen; die Forschungsgruppe Zero Emission Technologies (ZET) an der Technischen Universität Wien ist führend in diesem Bereich. Kürzlich wurde ein neuartiges Reaktordesign zur nachgeschaltenen CO2 Abscheidung, basierend auf Temperatur-Wechseladsorption (auch Temperature Swing Adsorption oder TSA), von der ZET Gruppe, gemeinsam mit einem interationalen Gas- und Ölunternehmen, entwickelt. Eine Anlage im Labormaßstab (auch Bench Scale Unit oder BSU), welche dem entwickelten Reaktordesign zugrunde liegt, wurde errichtet um experimentelle Untersuchungen, im Bezug auf die Abscheideleistung des TSA Prozesses, durchzuführen.Dieses Werk stellt Ergebnisse vor, die im Zuge einer ausführlichen Versuchskampagne an der BSU, erzielt wurden. Als Adsorbens wurde ein, mit PEI imprägnierter, poröser Silikasand verwendet. Eine Vielzahl verschiedener Betriebsbedingungen wurden untersucht, um ein tiefes Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Betriebsbedingungen und CO2-Abscheideleistung der Anlage zu gewinnen. Wenn ein Abgas mit einer CO2 Konzentration von 7,7vol%CO2 und einem Volumenstrom von 16,8 Nm3/h dem gekühlten Adsorber zugeführt wurde, und 8Nm3/h Dampf verwendet wurde um das Adsorbens, bei einem Umlauf von circa 30kg/h, zu regenerieren, konnte des Öfteren ein Abscheidegrad von über 80% erzielt werden. Des weiteren wurde gezeigt, dass eine Wechselwirkung zwischen Dampf, der zur Regeneration verwendet wird, und dem Adsorbens, eine verbesserte Abscheideleistung zurfolge hat, hervorgerufen durch einen internen Wärmeverschub-Effekt. Eine Verringerung des Volumenstroms an Regenerationsdampf hatte einen vergleichbar geringen Einfluss auf die Abscheideleistung der Anlage, sodass eine Verringerung des Dampfvolumenstroms für die Regeneration bei zukünftigen Versuchen in Betracht gezogen werden kann. Eine erhöhte Fördermenge an CO2 in den Adsorber, zeigte eine verbesserte Abscheiderate (in kgCO2abgesch:=T ag), jedoch eine erheblich geringerer CO2-Abscheidegrade. Sowohl die Fluidisierungsgeschwindigkeit, als auch die Betthöhe der Wirbelschichtstufen, hatten einen größeren Einfluss auf den CO2-Abscheidegrad, höchst wahrscheinlich aufgrund der Auswirkungen auf die Wärmeübertragungsrate der Bettwärmetauscher. Schließlich, wurde beobachtet dass die Zufuhr einer geringen Menge an Sperrgas, in den Fließbettbereich nach dem Desorber Feststoffauslass, den Dampfschlupf von Desorber zu Adsorber erheblich verringert, was beweist, dass es mit dieser Maßnahme möglich ist, die Kolonnen abzudichten. Die Versuchskampagne wurde erfolgreich durchgeführt und ein Bereich identifiziert, in dem stabiler Betrieb der BSU bei ausreichend hoher CO2 Abscheideleistung möglich ist. Aus der Versuchskampagne wurde geschlossen, dass ausreichend hoher Wärmeaustausch mit den beiden Gas-Feststoff Kolonnen, die wichtichste Rolle, im erlangen hoher Abscheidegrade, sogar bei hohen Abscheideraten, spielen könnte. Ausserdem wurde gezeigt, dass Wasserdampfkondensierung innerhalb des Systems stets vermieden werden muss, um die Schädigung des Adsorbens und das Bedecken von Wärmetauscheflächen mit Adsorbens zu verhindern.
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